NB/SH/T 0983-2019《傳動系統潤滑油低溫動力黏度的測定恒剪切應力黏度計法》標準解讀

張大華 劉紅 何曉蘭 張遂心 孫雪嬌

中國石油天然氣股份有限公司昆侖潤滑檢測評定中心

標準制定的背景和意義

近年來，降低碳排放和提高燃油經濟性一直是推動潤滑油產品不斷升級換代的動力。對于傳動系統而言，提高傳動效率、降低摩擦磨損一直是傳動系統潤滑技術發展的主要方向。傳動系統是車輛重要組成部件，隨著各種新的變速器技術發展，對傳動系潤滑油提出了更為嚴苛的要求。其中低溫黏度是傳動系潤滑油（如車輛齒輪油、自動變速器油等）的一個重要指標：對于車輛齒輪油而言，通過低溫黏度可以了解其在低溫下的流動性能[1]；對于自動變速器油，低溫黏度不僅影響自動變速器的低溫啟動性能和泵送能力，而且還影響到摩擦部件工作狀況。因此，傳動系潤滑油產品質量標準中均根據油品使用工況要求測定其在特定溫度下的低溫黏度。

國內外相關標準

目前國內測定傳動系統潤滑油低溫黏度的標準為GB/T 11145—2014《車用流體潤滑劑低溫黏度測定法（勃羅克費爾特黏度計法）》，該標準修改采用了ASTM D 2983-03，可以在-40 ℃～-5 ℃溫度范圍內測定油品的低溫黏度。由于GB/T 11145—2014 標準使用勃羅克費爾特黏度計，因此使用單位需要采購相應的低溫冷浴以及勃羅克費爾特黏度計才能開展相關檢測工作。

國外測定傳動系統潤滑油低溫黏度的標準主要有ISO 2555、DIN 51398、ASTM D 2983、CEC L-18-A-80 等。以上標準在技術條款和要求上，基本與GB/T 11145相同，但是由于屬于不同地區的標準，標準格式以及精密度的計算方式上要求不同，因此在表述方式、精密度要求方面存在一定的差異，但試驗條件、技術要求基本一致。

MRV（小型旋轉黏度計）也是一種測定潤滑劑動力黏度的設備，主要用于測定內燃機油表觀黏度和屈服應力，在測定原理方面與勃羅克費爾特黏度計相似，同時由于MRV 自帶低溫冷卻裝置，且溫控精度方面要求高于GB/T 11145—2002，因此ASTM 組織的工作組在MRV 上開發了低溫動力黏度的測定方法，進一步擴展了MRV 設備的用途，發布了利用MRV 設備來測定傳動系統用油低溫動力黏度的標準試驗方法ASTM D6821[2]。這一標準的發布，不但拓展了MRV 設備的使用范圍，同時也為潤滑油低溫黏度的測定提供了新的選擇，可以為用戶節約設備購置費用。NB/SH/T 0983—2019《傳動系統潤滑油低溫動力黏度的測定 恒剪切應力黏度計法》即為修改采用ASTM D6821-18 制定的我國石油化工行業標準。目前ASTM D6821 最新版本為20a版，與18 版相比，20a 版在技術方面沒有任何變化，僅對6.4.1 條中數字式溫度計的技術要求，通過引用ASTM D8278 來描述，而刪除了具體的技術要求。

低溫流動性是指潤滑油在低溫下維持正常流動的能力，潤滑油的低溫流動性差會造成機械設備在低溫下啟動困難，因此嚴寒地區應當注意選用低溫流動性較好的潤滑油來保證機械設備的啟動。傳動系統用潤滑油的低溫流動性通常用低溫動力黏度來表征，目前主要用布氏黏度計來測定潤滑油的低溫動力黏度。2019 年，中國石油蘭州潤滑油研究開發中心制定了利用小型旋轉黏度計（MRV）測定傳動系統用潤滑油低溫動力黏度的方法NB/SH/T 0983—2019《傳動系統潤滑油低溫動力黏度的測定 恒剪切應力黏度計法》，標準已于2019 年10 月1 日正式實施。本文對該標準的制定背景、技術內容進行了解讀。

另外，與GB/T 11145 相比，NB/SH/T 0983—2019 采用了程序降溫的方法，因此樣品降溫過程中形成的膠體較為穩定，從而數據的穩定性也較好；同時這一方法不需要根據不同的黏度范圍對黏度計轉速進行調節，降低了操作的難度，測量過程也屬于原位測量，不會對樣品造成擾動或溫度的變化（GB/T 11145 的氣體浴需要將樣品移出低溫浴，并連接黏度測量裝置進行測量），因此在操作方面也具有一定的優勢。

NB/SH/T 0983—2019 與NB/SH/T 0562 使用儀器的差異

NB/SH/T 0983—2019 標準所使用的儀器與NB/SH/T 0562《低溫下發動機油屈服應力和表觀黏度測定法》使用儀器的主體相同[3]，但是NB/SH/T 0983—2019 標準所用的轉子與其他MRV 方法所使用的轉子大小是不一樣的。NB/SH/T 0983—2019 的轉子在軸上部一般有一個白色環作為標記，切記不能使用GB/T 9171《發動機油邊界泵送溫度測定器(MRV)》、NB/SH/T 0562 以及NB/SH/T 0862《用過發動機油低溫下屈服應力和表觀黏度測定法》標準中的轉子。對于這兩種轉子均有使用的實驗室，需要保證這兩種轉子在視覺上有明顯的區分性，以最大程度地降低轉子被誤用的可能性。另外，在測定低溫黏度和屈服應力時所使用的砝碼也有所不同，NB/SH/T 0562 使用了10 g 以及150 g 的砝碼，而NB/SH/T 0983—2019 標準使用2.5 g 以及20 g 的砝碼。基于以上不同，不同標準的黏度以及屈服應力的計算公式也有所不同。NB/SH/T 0983—2019 與NB/SH/T 0562 使用儀器的差異見表1。

表1 NB/SH/T 0983—2019與NB/SH/T 0562使用儀器的差異

NB/SH/T 0983—2019 與GB/T11145 測定低溫黏度結果相關性的驗證

NB/SH/T 0983—2019 標準作為布氏黏度的代用方法，其測試結果必須與GB/T 11145 有直接的相關性。根據ASTM D6821 中的描述，以及我國GB/T 11145、NB/SH/T 0983—2019 標準的采標情況可以看出，NB/SH/T 0983—2019 標準與GB/T 11145 測定結果之間有非常好的相關性，相互之間存在如下關系，且該方程強制通過零點，其變異系數（R2）為0.994 8。

式中：

V—NB/SH/T 0983—2019 的測定結果；

V11145—GB/T 11145 的測定結果。

為驗證二者測試結果的相關性，選取14 個不同的工業用油樣品，分別在不同的溫度條件下用NB/SH/T 0983—2019 以及GB/T11145 測定其低溫動力黏度。NB/SH/T 0983—2019 測定結果、GB/T 11145 測定結果、由NB/SH/T 0983—2019 測定結果換算得到的低溫黏度結果（NB/SH/T 0983—2019 測定結果/0.941）見表2。

表2 NB/SH/T 0983—2019與GB/T11145測定的低溫黏度結果

將每個樣品的“NB/SH/T 0983—2019 測定結果/0.941”與由GB/T 11145 得到的測定結果分別作為X 坐標和Y 坐標，建立散點圖，見圖1。

圖1 NB/SH/T 0983—2019測定結果換算值與GB/T 11145測定結果的散點圖

利用excel 軟件的回歸分析功能，對上述數據進行回歸分析，結果見表3.

表3 數據回歸分析結果

從表3 的回歸分析結果可以看出，兩組結果的變異系數（R2）為0.998 1，優于ASTM D6821 規定的0.994 8，說明NB/SH/T 0983—2019 測定結果與GB/T 11145 測定結果之間的相關性良好，同時結果表明NB/SH/T 0983—2019 的驗證結果完全滿足標準要求。

結束語

NB/SH/T 0983—2019 雖然采用了與GB/T 11145 完全不同的儀器，但是NB/SH/T 0983—2019 與GB/T 11145 的測定結果之間存在良好的相關性，兩種方法的測定結果之間可以互相進行換算。NB/SH/T 0983—2019 方法的開發拓展了小型旋轉黏度計的應用范圍，使企業可以減少相應的設備購置支出。作為可選項，NB/SH/T 0983—2019 方法也可以測定油品在特定溫度下的屈服應力來評價油品的低溫流動性能，但是由于目前傳動系統用油產品標準并不要求測定屈服應力，因此試驗中屈服應力測定精密度尚未確定。